Сила электрического тока

В § 8-и мы рассмотрели опыт с лампочкй и двумя спиралями. Мы отметили, что под изменением силы тока будем понимать изменение потока электронов внутри проводника. Это относилось к твёрдым металлическим проводникам. Напомним: в газообразных и жидких проводниках, например, в расплавленных или растворённых веществах электроток создаётся как электронами, так и ионами (см. § 8-й).

Важно: все движущиеся заряженные частицы являются носителями (переносчиками) электрического заряда. Следовательно, под силой тока более верно понимать не общее количество самых разнообразных заряженных частиц (электронов и/или ионов), переносящих разные заряды за выбранное время наблюдения, а общий заряд, переносимый через проводник за единицу времени. В виде формулы это выглядит так:

	I  =	q			I – сила электрического тока в проводнике, А q – протекающий через проводник заряд, Кл t – время наблюдения, с
		t

Итак, сила тока – физическая величина, показывающая заряд, проходящий через проводник за единицу времени.

Для измерения силы тока используют прибор амперметр (см. рисунок). Его всегда включают последовательно с тем участком цепи, в котором нужно измерить силу тока. Единица силы тока – 1 ампер (1 А). Её устанавливают, измеряя силу взаимодействия (притяжения или отталкивания) проводников с током. В качестве пояснения посмотрите на рисунок с полосками фольги на странице, открывающей эту тему.

За 1 ампер принимают силу такого тока, который при прохождении по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и малого диаметра, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает на каждый 1 м длины силу взаимодействия 0,0000002 H.

Познакомимся теперь с законами распределения сил токов в цепях с различными соединениями проводников. Проведём опыты.

На схемах а-б-в лампа и реостат соединены последовательно. Сначала амперметр включён между реостатом и лампой (схема а), и сила тока обозначена символом Iобщ. Затем амперметр помещён слева от реостата (схема б), и сила тока обозначена символом I1. После амперметр помещён слева от лампы (схема в), и сила тока обозначена символом I2.

Многократные измерения в этом и во всех других аналогичных опытах показывают, что во всех участках цепи с последовательным соединением проводников силы токов равны друг другу (то есть одинаковы):

Iобщ  =  I1  =  I2  =  …

На схемах г-д-е две лампы соединены параллельно. Сначала амперметр расположен в неразветвлённой части цепи (схема г), и сила тока обозначена символом Iобщ. Затем амперметр помещён слева от первой лампы (схема д), и сила тока обозначена I1. После амперметр помещён слева от второй лампы (схема е), и сила тока обозначена I2.

Многократные измерения показывают, что сила тока в неразветвлённой части цепи с параллельным соединением проводников (общая сила тока) равна сумме сил токов во всех параллельных ветвях этой цепи:

Iобщ  =  I1  +  I2  +  …

Эталон единицы силы электрического тока

Содержание:

Эталон единицы силы электрического тока

• В соответствии с резолюцией IX Генеральной Ассамблеи о весе и измерении было принято следующее определение ампер. Между этими проводниками создается сила, равная 2-10 Н на метр длины. Определение Ампера основано на законе Ампера для текущего взаимодействия. Это определение дает только теоретическую меру размера единицы. Наиболее распространенным устройством для воспроизведения единиц силы тока является устройство, называемое шкалой тока.

Эти приборы характеризуются высокой чувствительностью, инерционностью, малыми измерительными силами и габаритами. Людмила Фирмаль

Это устройство называется балансом из-за того, что * Трубка атомного пучка представляет собой вакуумный сосуд, в котором образуется управляемый пучок атомов цезия, расположенный на одном низкоэнергетическом уровне (E1). * В этом случае щелочные металлы особенно важны. В случае щелочных металлов сверхтонкая структура спектральных линий обусловлена взаимодействием ядерного магнитного момента и валентных электронов.

• Переход между двумя ультратонкими уровнями атома цезия-133 не нарушается внешним полем и происходит за счет поглощения энергии электромагнитного поля в диапазоне радиочастот. Эффект двух проводников (форма соленоида) уравновешен весом веса. Установка состоит из очень точной и чувствительной изометрической шкалы (рис. 5). Две весы подвешены на серьги. Рисунок 5. Схема текущего масштаба устройства Тот же соленоид. Один из них является функциональным, а другой помогает создавать симметричные нагрузки на балку.

Электрические сигналы, генерируемые приемником, усиливаются в блоке 4, преобразуются и подаются на измерительное или командное устройство 5.

Людмила Фирмаль

Рабочий соленоид размещен в неподвижном соленоиде. Эти два соленоида несут одинаковый ток. В результате взаимодействия соленоида на движущийся соленоид действует сила, пропорциональная квадрату силы тока. Эта сила уравновешена силой тяжести. Интенсивность тока определяется по формуле Где m — весовая масса, которая уравновешивает силы взаимодействия. -Гравитационное ускорение; g — постоянный баланс тока в зависимости от геометрии соленоида, числа витков, шага намотки и других параметров, которые можно рассчитать.

(В настоящее время наиболее точный результат измерения силы тока представлен пятизначным числом. Продолжаются исследования для поиска других более точных способов воспроизведения единиц электроэнергии.

Смотрите также:

Решение задач по метрологии

В чем измеряется сила электрического тока. Измерение тока. Приборы. Принцип измерений. Виды

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Такими частицами могут являться: в металлах — электроны, в газах — ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях — электроны, в полупро-водниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость). Иногда электрич. током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения во времени электрического поля. Электрический ток имеет количественные характеристики: скалярную — силу тока, и векторную — плотность тока.

Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (русское обозначение: А).По закону Ома сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку цепи, и обратно пропорциональна егосопротивлению:

Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа. Мощность измеряется в ваттах. Ваттме́тр-измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрич. тока или электромагнитного сигнала.

Электрическое напряжение — это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи.

2. Постоянный электрический ток. Характеристики электрического поля. Закон Ома для участка цепи. Сформулируйте и запишите закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени. Основные характеристики электрического поля: потенциал, напряжение и напряженность. Энергия электрического поля, отнесенная к единице положительного заряда, помещенного в данную точку поля, и называется потенциалом поля в данной его точке. потенциал электрического поля в данной его точке численно равен работе, совершаемой сторонней силой при перемещении единицы положительного заряда из-за пределов поля в данную точку. Потенциал поля измеряется в вольтах. Если потенциал обозначить буквой φ, заряд — буквой q и затраченную на перемещение заряда работу — W, то потенциал поля в данной точке выразится формулой φ = W/q

Напряжение между двумя точками электрического поля численно равно работе, которую совершает поле для переноса единицы положительного заряда из одной точки поля в другую.

Как видно, напряжение между двумя точками поля и разность потенциалов между этими же точками представляют собой одну и ту же физическую сущность. Напряжение измеряется в вольтах (В)

Величина Е, численно равная силе, которую испытывает единичный положительный заряд в данной точке поля, называется напряженностью электрического поля. F = Q х Е, где F — сила, действующая со стороны электрического поля на заряд Q, помещенный в данную точку поля, Е — сила, действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту же точку поля.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

I = U/R где U – напряжение на данном участке цепи

R – сопротивление данного участка цепи

Сформулируйте и запишите Джоуля-Ленца

При прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику.

Это положение называется законом Ленца — Джоуля.

Если обозначить количество теплоты, создаваемое током, буквой Q (Дж), ток, протекающий по проводнику — I, сопротивление проводника — R и время, в течение которого ток протекал по проводнику — t, то закону Ленца — Джоуля можно придать следующее выражение:

Так как I = U/R и R = U/I, то Q = (U2/R) t = UIt.

3. Чем обусловлено получение фигур Лиссажу? Нарисуйте фигуры, если частота по каналу Х = 50 Гц – соnst, а частота по каналу Y = 25,50,100,150 Гц.

Фигуры Лиссажу — замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Вид фигур зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний

Х=50Гц,у=50Гц Х=50Гц,у=100Гц Х=50Гц, у=150 Гц х=50Гц у=25Гц

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, которая измеряется в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к и замене кабеля.

• После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
• Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
• При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через . Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
• Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
• Если измерить ток в цепи работающего , то он покажет исправность .
• Работоспособность в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Мощность тока обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

• . Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т.д.

• является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром

• . Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Способы измерения тока

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или , а другой вывод к проводу потребителя. После этого можно измерять силу тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Чтобы ответить на вопрос, как измерить силу тока мультиметром, необходимо разобраться, что такое сила тока, и что собой представляет мультиметр. Итак, начнем с первой позиции.

Со школьной скамьи известно, что сила тока – это количество (объем) электроэнергии, который проходит через какой-нибудь проводник, к примеру, это может быть обычная лампочка или кусок проволоки. Сам же электрический ток – это направленное движение электронов. Так вот сила тока – это, по сути, количество электронов, прошедших через какую-то одну точку в проводнике за единицу времени (обычно считается за одну секунду). Чисто с физической стороны – это один ампер, равный одному кулону в секунду. На этом информацию по школьной программе можно считать законченной.

Теперь переходим к электрике. Для чего необходимо измерять силу тока? Основное назначение данной процедуры – это определить, не является ли проходящий через проводник ток выше, чем этот проводник может выдержать. Другого назначения нет.

А вот измерять лучше именно мультиметром, который собой представляет универсальный измерительный прибор, с помощью которого можно измерить не только силу тока, но и напряжение, и сопротивление электрической цепочки.

Виды мультиметров

В настоящее время рынок предлагает два вида мультиметров.

1. Аналоговые.
2. Цифровые.

Первая модель в своей конструкции имеет шкалу, на которой установлены показатели напряжения, силы тока и сопротивления, а также стрелку, указывающую измеряемые параметры электрических проводников. Начнем с того, что аналоговые мультиметры очень популярны среди новичков. Это и понятно, их цена в несколько раз ниже, чем у цифровых. Плюс возможность научиться на простом приборе.

Недостатков много, и один из главных – это большая погрешность показаний. Правда, в конструкции прибора есть построечный резистор, с помощью которого погрешность можно уменьшить. И все равно, если есть необходимость более точного определения параметров электрической цепи, то лучше выбирать цифровой вариант.

Цифровой мультиметр

Чисто с внешней стороны эта модель отличается от аналоговой только дисплеем, на который выводятся измеряемые величины. Экран в старых моделях светодиодный, в новых жидкокристаллический. При этом это самые точные мультиметры на сегодняшний день, который очень просты в обращении (нет необходимости заниматься подгонкой градуировки, как в случае с аналоговыми моделями).

Конструктивные особенности

Итак, в мультиметре есть два вида выходов, они обозначены цветом: красным и черным. А вот гнезд может быть на разных моделях разное количество: два, четыре или больше. Черный выход – это масса, то есть, общий (обозначается или «com», или минусом). Красный используется именно для измерений, то есть, является потенциальным. Здесь может быть несколько гнезд для измерения каждого параметра электрической цепи, то есть, сопротивления, напряжения и силы тока. На мультиметре такие гнезда обозначаются единицей измерения параметров, так что не ошибетесь.

Второй внешний элемент – это рукоятка, вращающаяся по кругу. С ее помощью устанавливается предел измерений. Так как перед нами стоит вопрос, как можно измерить силу тока мультиметром, то нас должна интересовать шкала с амперами. Хотелось бы отметить, что таких пределов на аналоговых тестерах меньше, чем на цифровых. Плюс ко всему последние комплектуются разными полезными опциями, к примеру, звуковым сигналом.

А вот теперь один из важных моментов. У каждого мультиметра есть предел по току, который является максимальным. Поэтому выбирая проверяемую электрическую сеть, необходимо сопоставить проверяемую ситу тока цепи с пределом в тестере. К примеру, если в проверяемой электрической цепочке предполагается, что проходящий по ней ток будет иметь показатель 200 А, то не стоит проверять эту цепь мультиметром с максимальным пределом в 10 А. Предохранители прибора тут же сгорят, как только вы начнете тестирование. Кстати, максимальный показатель обязательно указывается на корпусе прибора или в его паспорте.

Измеряем силу тока

Что нужно сделать в первую очередь:

• устанавливаем щупы: черный в черное гнездо, красный в красное с обозначением ампера – «А»;
• переключаем тумблер, который показывает, какой ток надо будет проверять: переменный «AC» или постоянный «DC»;
• устанавливается интервал измеряемых пределов так, чтобы не спалить сам прибор, то есть, предел установить таким, который будет выше ожидаемого уровня силы тока в электрической цепи.

Подготовительный этап закончен, мультиметр готов, можно проводить измерение силы тока.

Внимание! Перед тем как проводить замеры, необходимо электрическую сеть обесточить. Не стоит проводить тестирование во влажной среде или в помещении с высокой влажностью. Придерживайтесь обязательно требований техники безопасности.

К примеру, как проверить участок электропроводки. Для этого концы участка надо оголить (удалить изоляцию на проводах) и подключить к ним два щупа от мультиметра. Кстати, на конце черного провода установлен «крокодил», так что подсоединить его к проводке не составит труда. На красном проводе установлен именно щуп в виде шила. Его придется вручную подсоединять, прикладывая щуп к оголенному концу.

Итак, если все приготовления закончены, можно подавать на участок проводки напряжение. На дисплее мультиметра должны показаться цифровые обозначения силы тока. Если на экране высветились нули, то это или обрыв сети, или неправильно установлен предел измерений. Поэтому выключите подачу тока на участок, отсоединить мультиметр и настройте его под другую ожидаемую величину. И все, то же самое, проведите заново.

Что можно дополнительно посоветовать?

• Будет лучше, если перед тем как начать работу по тестированию проводника, ознакомиться с инструкцией к прибору. Особое внимание надо уделить разделу, где описываются меры предосторожности.
• Обязательно при использовании мультиметра надевать на руки защитные резиновые перчатки.

Похожие записи:

Чьё имя носит единица силы электрического тока? | Культура

В возрасте 26 лет от роду Ампер стал профессором Центральной школы в городе Бурк-ан-Брес. Прошло еще четыре года, и Ампер был приглашен в Париж для работы в знаменитой Политехнической школе, в которой тогда преподавали самые лучшие ученые Франции. К 30 годам своей жизни Ампер выполнил чрезвычайно важные научные работы в области математики и физики, поставившие его в один ряд со знаменитыми учеными Франции. К этому периоду относятся его замечательные труды по теории вероятностей и по вопросу приложения вариационного исчисления к механике. В это же время он выполнил ряд оригинальных работ по отдельным проблемам математического анализа.

Основные физические работы посвящены электродинамике. В 1820 сформулировал правило для определения направления действия магнитного тока на магнитную стрелку (правило Ампера), осуществил большое количество экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, сконструировал для этого множество приборов, обнаружил влияние магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током. Открыл взаимодействие электрических токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера), разработал теорию магнетизма (1820).

Ампер впервые указал на тесную «генетическую» взаимосвязь между электрическими и магнитными процессами и последовательно проводил чисто токовую идею происхождения магнетизма. Открыл (1822) магнитный эффект катушки с током — соленоида, сделал вывод, что соленоид, обтекаемый током, является эквивалентом постоянного магнита, выдвинул идею усиления магнитного поля путем помещения внутрь соленоида железного сердечника из мягкого железа. В 1820 г. предложил использовать электромагнитные явления для передачи сигналов. Изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф (1829). Сформулировал понятие «кинематика». Исследования относятся также к философии и ботанике. В конце жизни Ампер разработал классификацию науки своего времени, изложенную в работе «Опыт философии наук…» (1834).

Мы часто сталкиваемся с упоминанием имени Андре-Мари Ампера, возможно, сами того не сознавая. Взгляните на любой электроприбор у вас дома — и вы на нем обнаружите его электротехнические характеристики, например: «~220V 50Hz 3,2А». Это значит, что прибор рассчитан на питание от стандартной электросети переменного тока напряжением 220 вольт с частотой 50 герц, а сила потребляемого прибором тока составляет 3,2 ампера. Единица силы тока ампер (сокращенно «А») как раз и названа в честь ученого.

Умер Ампер 10 июня 1836 г. в Марселе.

2.1. Электрический ток в проводниках. Направление электрического тока. Сила и плотность тока — ЗФТШ, МФТИ

Направленное движение электрических зарядов называется электрическим током. Носителями зарядов в зависимости от типа проводника могут быть электроны и ионы. В металлических проводниках – это свободные электроны, или электроны проводимости, в гальванических ваннах, т. е. в растворах электролитов, – положительные и отрицательные ионы. Тела или вещества, в которых можно создать электрический ток, называют проводниками электрического тока. Проводниками являются все металлы, водные растворы солей или кислот, ионизованные газы.

При движении свободных заряженных частиц происходит перенос заряда. Количественной характеристикой – силой $$ I$$ тока – принято считать скорость переноса заряда через любое поперечное сечение проводника, т. е. количество заряда, перемещённого через «контрольную поверхность», на которой осуществляется подсчёт пересёкшего её заряда, в единицу времени:

 `I=q/t`,                                                     (1)

где `q` – заряд, прошедший через произвольное фиксированное поперечное сечение проводника за время от `0` до `t`.(-7) «Н»`.

Единица измерения силы тока ампер, наряду с метром, секундой, килограммом, является основной единицей системы СИ. Единица измерения заряда кулон (Кл) является производной и вводится в соответствии с (1): один кулон – это электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока $$ 1\mathrm{A}$$ за $$ 1\mathrm{c}$$, т. е. $$ 1\mathrm{Кл}=1\mathrm{A}·1\mathrm{c}.$$

За направление электрического тока принимают направление, в котором движутся положительно заряженные носители тока.

Отношение силы `I` тока к площади `S` поперечного сечения проводника называется плотностью тока:

`j=I/S`,                                                       (2)

которая равна силе тока в расчёте на единицу площади поперечного сечения.

По проводу течёт постоянный ток. Через произвольное поперечное сечение за время  `t=2` мин протёк заряд `q=1,2` Кл.(-3) «А»`.

Поскольку электрон – отрицательно заряженная частица, то направление рассматриваемого тока противоположно направлению движения электронов.

2.7. Единица силы электрического тока системы си – Ампера

Ампер-весы

Введение произвольной электрической единицы в практику измерений впервые было предложено на Международном конгрессе электриков в Чикаго в 1893 г. Тогда было предложено ввести две абсолютные практические единицы электрических величин: 1 Вольт и 1 Ампер для измерений напряжения (разности потенциалов) и силы постоянного электрического тока. Особые электрические единицы в Европе были приняты в Германии в 1898 г. Определения были приняты следующие:

Один Ом — электрическое сопротивление столбика ртути постоянного сечения, имеющего длину 106,300 см и массу 14,4521 г при 0 С.

Один Ампер — сила электрического тока, который выделяет из водного раствора азотнокислого серебра 1,118 мг металлического серебра за одну секунду.

За единицу напряжения было принято падение напряжения на сопротивлении 1 Ом при силе тока 1 Ампер в соответствии с законом Ома. Заряд в 1 Кулон в этой системе соответствовал заряду, протекающему за одну секунду через проводник при силе тока в 1 Ампер, т. е. 1Кл = 1А × 1с.

В качестве эталона разности потенциалов был выбран так называемый нормальный кадмиевый элемент, схема которого дана на рис. 2.8.

Рис. 02.08. Нормальный кадмиевый элемент

Особенностью нормального кадмиевого элемента является высокая стабильность и хорошая воспроизводимость разности потенциалов, возникающей между ртутным и кадмиевым электродами, если ее измерять в сосуде, заполненном водным раствором сернокислого кадмия. Разность потенциалов между ртутным и кадмиевым электродами устанавливается в пределах E_НЭ = 1,018608 — 1,018644 В. Это значение зависит от температуры, однако температурные поправки хорошо исследованы. Если за Е обозначить ЭДС нормального элемента при нулевой температуре, то в интервале температур от 0 С до 40 °С разность потенциалов нормального элемента хорошо описывается выражением

(2.27)

где t — температура в градусах Цельсия; коэффициенты α, β, γ, σ учитывают температурные искажения и равны соответственно:

При обсуждении международной системы единиц, из которой потом образовалась система СИ, было решено оставить одну произвольно выбираемую электрическую единицу. Желательно было выбрать ее так, чтобы имелась возможность сопоставления электрических величин с величинами, характеризующими пространство и время — длиной, массой и временем. Для реализации этого за основу был принят факт, что два проводника с постоянным током действуют друг на друга с силой, изменяющей свой знак при изменении направления токов на обратное (сила Ампера). В итоге было сформулировано определение основной единицы в электрических измерениях — единицы силы постоянного тока — Ампера:

Один Ампер есть сила не изменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум бесконечным и параллельным проводникам пренебрежимо малого круглого поперечного сечения, находящимися друг от друга на расстоянии 1 метр, создают электродинамическую силу, действующую на эти проводники и равную 2•10^-7 Ньютона на каждый метр их длины (рис. 2.9).

Рис. 02.09. К определению Ампера в системе СИ

Согласно принятому определению Ампер был реализован в виде двух установок. На первой измеряли силу, действующую на малую катушку в однородном магнитном поле. На второй измеряли момент силы, действующий на малую катушку с током. Измерения силы, действующей на катушку стоком, проводились на установке, получившей название Ампер-весов. Схема этой установки дана на рис. 2.10.

Рис. 02.10. а) схема воспроизведения единицы силы тока на Ампер-весах; б) схема соединения обмоток в Ампер-весах

Не вдаваясь в детали этого достаточно тонкого эксперимента укажем, что при такой конфигурации катушек при протекании через измерительную катушку тока I₂ на последнюю действует сила, равная произведению магнитного момента М на градиент напряженности поля в точке расположения подвижной катушки

(2.28)

Эту силу регистрируют при измерении Ампера.

Процедура измерений состояла в следующем. При соединении катушек, указанном на рисунке и присоединенном к нормальному элементу, сила взаимодействия катушек уравновешивалась грузом, помещенном на вторую чашку весов. Затем изменяли направление тока в катушках и одновременно увеличивали или уменьшали уравновешивающий груз. Этот избыток или недостаток уравновешивающего груза был близок по весу к величине силы взаимодействия катушек, равной

(2.29)

где μ₀ — магнитная проницаемость вакуума; N₁, N₂ — число витков первой и второй катушки; d и D — диаметры первой и второй катушек; I — сила тока; f — некая эллиптическая функция, характеризующая геометрию катушек, их индуктивность и взаимное расположение.

Из приведенного описания Ампер-весов видно, что для независимого воспроизведения единицы силы тока эта установка не очень хороша. Прежде всего измерения связаны с измерением механических величин — силы и массы. Затем, в реализации Ампера на весах достаточно много источников погрешностей и расчетных параметров, точность которых трудно определить. И наконец, использование нормального элемента в качестве источника питания практически означает, что реально именно он является первичным, т. е. определяет все точностные характеристики установки. Несмотря на указанные недостатки реализации основной электрической единицы на Ампер-весах, последние с успехом применялись для сравнения различныхэталонов Ампера и сравнения ЭДС различных нормальных элементов.

Еще одной разновидностью реализации Ампера путем взвешивания является измерение силы тока с помощью измерения момента, действующего на катушку стоком. Схема этой установки дана на рис. 2.11.

Рис. 02.11. Схема измерения момента силы, действующей на катушку с током при реализации Ампера: 1 — неподвижная катушка; 2 — подвижная катушка

В этой схеме ток, проходящий через неподвижную катушку, создает горизонтальное магнитное поле Н взаимодействующее с моментом силы, действующим на подвижную катушку и равным

(2.30)

Этот момент и подлежит измерению путем уравновешивания коромысла, прикрепленного к подвижной катушке. На вторую чашку весов помещают уравновешивающие грузы. Момент силы выражается как

где обозначения те же самые, что в предыдущей формуле, a L — длина неподвижной катушки.

Преимущества и недостатки измерения момента силы для воспроизведения Ампера практически те же самые, что для измерения силы, т. е. воспроизвести независимо единицу силы тока сложно, но прокомпарировать две величины силы тока или две значения ЭДС нормальных элементов можно с достаточно высокой точностью, оцениваемой на уровне (6-8)•10^-6 по относительной погрешности.

Джозефсоновский контакт как стандарт разности потенциалов

Значительный прогресс в реализации эталонов электрических единиц был достигнут после того, как на основе теории сверхпроводимости английским физиком Джозефсоном был предсказан эффект протекания сверхпро-водящего тока через слой диэлектрика, разделяющего два сверхпроводника (Нобелевская премия 1973 г.). Сущность этого эффекта, получившего название эффекта Джозефсона, состоит в том, что через слой диэлектрика, разделяющего два сверхпроводника, при подаче некоторой разности потенциалов U может проходить переменный ток, частота которого

(2.31)

где е — заряд электрона; h — постоянная Планка. Из этого уравнения следует, что для измерения разности потенциалов, приложенной к сверхпроводникам контакта Джозефсона, необходимо измерить частоту переменного тока, проходящего через этот контакт.

Рис. 2.12поясняет ситуацию. На какую-либо изолирующую подложку, например на стекло, напыляется металлическая полоска — слой чистого олова. Затем следует дождаться, когда слой олова окислится, т. е. покроется пленкой SnO толщиной около 10 мкм. После этого крестообразно напыляется вторая полоска из олова.

Рис. 02.12. Схема контакта Джозефсона

Пересечение оловянных полосок, разделенных слоем диэлектрика, образует контакт Джозефсона.

Контакт подключается согласно схеме, приведенной на рис. 2.13.

Рис. 02.13. Схема подключения контакта Джозефсона и его вольт-амперная характеристика

Если сопротивление R велико, то мы имеем дело с источником постоянного тока, сила которого определяется величиной U₀. При увеличении напряжения U₀ от нуля в контакте Джозефсона наблюдается все возрастающий ток сверхпроводимости без падения напряжения на контакте (U = 0). После достижения некого критического значения тока сверхпроводимости I_S на контакте возникает падение напряжения U ≠ 0 и ток перескакивает на характеристическую линию 1′-U . Если теперь уменьшать U₀, то ток пойдет по линии 1′-1, т. е. имеет место явление гистерезиса. Картина повторится при изменении направления тока на обратное. Для сверхпроводящего контакта характерно наличие тока сверхпроводимости и порогового значения напряжения E_g /е , где E_g — так называемая запрещенная зона, представляющая собой важнейшую характеристику в явлении сверхпроводимости.

Согласно расчетам Джозефсона при U ≠ 0 в контакте должен возникать переменный ток высокой частоты, имеющий в соответствии с формулой 2.31частоту в несколько гигагерц (1 ГГЦ = 109 Гц). Рассматриваемый эффект может быть обнаружен, если поместить контакт Джозефсона в поле высокой частоты микроволнового волновода. Тогда наблюдается характерный ход зависимости ток — напряжение со ступенчатым увеличением тока при росте напряжения на дискретные значения ΔU , которые зависят от частоты микроволнового поля таким образом, что. Это значит, что всякий раз, когда напряжение достигает величины, при которой частота переменного тока эффекта Джозефсона является целой кратной по отношению к частоте микроволнового излучения, возникает добавочный постоянный ток, дающий скачок на вольт-амперной характеристике. Этот вывод был блестяще подтвержден экспериментом на контакте Sn -SnO- Sn при температуре перехода олова в сверхпроводящее состояние (Т =3,72 К).

Джозефсоновские контакты используются во всем мире для реализации единицы напряжения (разности потенциалов). Поскольку е и h — мировые константы, эффект Джозефсона является преобразователем напряжения в частоту. Поскольку частота является самой точно измеряемой величиной и может быть воспроизведена совместно с единицей длины и времени, получается великолепная возможность сверхточного и, самое главное, независимого воспроизведения единицы одной из электрических величин.

Практически разность потенциалов, воспроизводимая на контакте Джозефсона, составляет около Юм В. Это означает, что для воспроизведения Вольта необходимо последовательное соединение многих джозефсоновских контактов. По этой причине основу эталона Вольта обычно составляет некая структура, состоящая из нескольких контактов Джозефсона, напряжение на которой обычно компарируется с напряжением нормального элемента.

При воспроизведении основной электрической единицы и использованием эффекта Джозефсона существовавшая ранее схема реализации эталона Вольта через нормальный элемент не разрушается, равно как не разрушается и не подвергается ревизии существующий эталон Ампера. Просто средства воспроизведения единиц электрических величин дополняются новыми средствами воспроизведения напряжения с точностными характеристиками значительно выше тех, которые имели место при реализации единиц электрический величин через Ампер-весы и, соответственно, через механические единицы.

Понимание протекания электрического тока

Движущиеся электроны

Шариф Тарабай / Getty Images

То, что мы называем электрическим током, возникает на уровне частиц между атомами проводящего материала — в бытовой цепи это медная проводка. В каждом атоме есть три типа частиц: нейтроны, протоны (которые несут положительный электромагнитный заряд) и электроны (которые несут отрицательный заряд). Важной частицей здесь является электрон, поскольку он обладает уникальной способностью отделяться от своего атома и перемещаться к соседнему атому.Этот поток электронов создает электрический ток — скачок отрицательно заряженных электронов от атома к атому.

Как работают генераторы

Что заставляет электроны двигаться? Физика сложна, но, по сути, электрический поток в проводах цепи возможен благодаря генератору электросети (турбина, работающая от ветра, воды, атомный реактор или сжигание ископаемого топлива). В 1931 году Майкл Фарадей обнаружил, что электрические заряды создаются, когда материал, проводящий электричество (металлический провод), перемещается в магнитном поле.Это принцип, по которому работают современные генераторы: турбины — будь то приводимые в действие падающей водой или паром, создаваемым ядерными реакторами — вращают огромные катушки металлической проволоки внутри гигантских магнитов, заставляя течь электрические заряды.

Установив это массивное электрическое поле положительных и отрицательных зарядов, электроны в проводах по всей электросети вступают в действие и начинают двигаться в ритме с электрическим полем. Когда вы щелкаете выключателем света или подключаете лампу или тостер, вы фактически подключаетесь к большому потоку электронов, распространяющемуся по всему коммунальному предприятию, который притягивается и выталкивается генераторами электроснабжения, которые могут находиться за сотни миль от вас.

Электрические генераторы иногда сравнивают с водяными насосами — они не создают электричество (точно так же, как водяной насос не создает воду), но они делают возможным поток электронов.

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 7A

      • Марка 7Б

      • Оценка 7 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 7А

      • Граад 7Б

      • Граад 7 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • класс 8A

      • Марка 8Б

      • Оценка 8 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 8А

      • Граад 8Б

      • Граад 8 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 9А

      • Марка 9Б

      • 9 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 9А

      • Граад 9Б

      • Граад 9 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Класс 4A

      • Класс 4Б

      • Класс 4 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 4А

      • Граад 4Б

      • Граад 4 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 5A

      • Марка 5Б

      • Оценка 5 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 5А

      • Граад 5Б

      • Граад 5 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Класс 6A

      • класс 6Б

      • 6 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 6А

      • Граад 6Б

      • Граад 6 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

Наша книга лицензионная

Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколько угодно раз. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственным ограничением является то, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки каким-либо образом, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без бренда)

Эти небрендированные версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, модифицировать или дополнять их любым способом, с единственным требованием — дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Regents Physics Электрический ток

Расход заряда

Электрический ток — это поток заряда, так же как потоки воды — это поток молекул воды.Молекулы воды имеют тенденцию течь из областей с высокой потенциальной гравитационной энергией в области с низкой гравитационной потенциальной энергией. Электрические токи текут от высокого электрического потенциала к низкому электрическому потенциалу . И чем больше разница между высоким и низким потенциалом, тем больше тока течет!

В большинстве электрических токов движущиеся заряды представляют собой отрицательные электроны. Однако по историческим причинам, восходящим к Бену Франклину, мы говорим, что обычный ток течет в направлении положительных зарядов, перемещающихся на .Хотя это неудобно, довольно легко оставаться прямо, если вы просто помните, что действительные движущиеся заряды, электроны, текут в направлении, противоположном направлению электрического тока. Имея это в виду, мы можем утверждать, что положительный ток течет от высокого потенциала к низкому потенциалу , даже если носители заряда (электроны) фактически текут от низкого потенциала к высокому.

Электрический ток (I) измеряется в амперах, (A) или амперах, и может быть рассчитан путем нахождения общего количества заряда (q) в кулонах, которое проходит через определенную точку за данный момент времени (t).Следовательно, электрический ток можно рассчитать как:

Вопрос: Заряд 30 кулонов проходит через Резистор 24 Ом за 6,0 сек. Что ток через резистор?

Ответ:

Сопротивление

Как мы узнали ранее, электрические заряды могут легко перемещаться в одних материалах (проводниках) и менее свободно в других (изоляторах). Мы описываем способность материала проводить электрический заряд как проводимость .Хорошие проводники обладают высокой проводимостью. Электропроводность материала зависит от:

1. Плотность бесплатных зарядов, доступных для перемещения
2. Подвижность тех бесплатных зарядов

Аналогичным образом мы описываем способность материала противостоять движению электрического заряда с помощью сопротивления , обозначенного греческой буквой ро (). Удельное сопротивление измеряется в ом-метрах, которые представлены греческой буквой омега, умноженной на метры (• м). И проводимость, и удельное сопротивление являются свойствами материала.

Когда объект создается из материала, тенденция материала проводить электричество или проводимость зависит от проводимости материала, а также от формы материала. Например, полая цилиндрическая труба имеет более высокую проводимость воды, чем цилиндрическая труба, заполненная ватой. Однако форма трубы также играет роль. Очень толстая, но короткая труба может пропускать много воды, но очень узкая и очень длинная труба не может проводить столько воды. И геометрия объекта, и состав объекта влияют на его проводимость .

Сосредоточившись на способности объекта противостоять потоку электрического заряда, мы обнаруживаем, что объекты, сделанные из материалов с высоким удельным сопротивлением, имеют тенденцию препятствовать прохождению электрического тока и имеют высокое сопротивление . Кроме того, материалы, имеющие форму длинных и тонких объектов, также увеличивают электрическое сопротивление объекта. Наконец, объектов обычно демонстрируют более высокое удельное сопротивление при более высоких температурах . Мы объединили все эти факторы, чтобы описать сопротивление объекта потоку электрического заряда.Сопротивление — это функциональное свойство объекта, которое описывает способность объекта препятствовать прохождению через него заряда. Единицы сопротивления — Ом ().

Для любой заданной температуры мы можем рассчитать электрическое сопротивление объекта в Ом, используя следующую формулу, которую можно найти в справочной таблице.

В этой формуле R — сопротивление объекта, в Ом (), rho () — удельное сопротивление материала, из которого сделан объект, в Ом * метрах (• м), L — длина объекта в метрах, а A — площадь поперечного сечения объекта в метрах в квадрате.Обратите внимание, что таблица удельного сопротивления материалов для постоянной температуры дана вам в справочной таблице!

Давайте попробуем на примере задачи вычислить электрическое сопротивление объекта:

Вопрос: Провод длиной 3,50 метра с площадью поперечного сечения
3,14 × 10 ^–6 м ² при 20 ° Цельсия имеет сопротивление 0,0625. Определите удельное сопротивление проволоки и материала, из которого она изготовлена.

Ответ:

Закон Ома

Если сопротивление препятствует прохождению тока, а разность потенциалов способствует прохождению тока, имеет смысл только то, что эти величины должны быть каким-то образом связаны.Джордж Ом изучил и количественно определил эти отношения для проводников и резисторов по известной формуле, ныне известной как закон Ома :

.

Закон Ома может иметь более качественный смысл, если мы немного изменим его:

Теперь легко увидеть, что ток, протекающий через проводник или резистор (в амперах), равен разности потенциалов на объекте (в вольтах), деленной на сопротивление объекта (в омах). Если вы хотите, чтобы протекал большой ток, вам потребуется большая разность потенциалов (например, большая батарея) и / или очень маленькое сопротивление.

Вопрос: Ток в проводе 24 ампера при подключении к 1,5 вольт аккумулятор. Найдите сопротивление провода.

Ответ:

Примечание: Закон Ома на самом деле не является законом физики — не все материалы подчиняются этому соотношению. Однако это очень полезная эмпирическая зависимость, которая точно описывает ключевые электрические характеристики проводников и резисторов. Один из способов проверить, является ли материал омическим (если он соответствует закону Ома), — это построить график зависимости напряжения отток через материал. Если материал подчиняется закону Ома, вы получите линейную зависимость, а наклон линии равен сопротивлению материала.

Электрические схемы

Электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, по которому может течь ток. Электрическая цепь может состоять практически из любых материалов (включая людей, если мы не будем осторожны!), Но практически говоря, они обычно состоят из электрических устройств, таких как провода, батареи, резисторы и переключатели.Обычный ток будет проходить по полному замкнутому контуру (замкнутая цепь) от высокого потенциала к низкому, поэтому электроны фактически текут в противоположном направлении, от низкого потенциала к высокому. Если путь не является замкнутым контуром (разомкнутым контуром), заряд не будет течь.

Электрические цепи, представляющие собой трехмерные конструкции, обычно представляются в двух измерениях с помощью диаграмм, известных как принципиальные схемы. Эти схемы представляют собой упрощенные стандартизованные представления, в которых общие элементы схемы представлены определенными символами, а провода, соединяющие элементы в схеме, представлены линиями.Условные обозначения основных схем показаны в Справочной таблице по физике.

Для протекания тока по цепи необходим источник разности потенциалов. Типичными источниками разности потенциалов являются гальванические элементы, батареи (состоящие из двух или более элементов, соединенных вместе) и источники питания (напряжения). В общей терминологии мы часто называем гальванические элементы батареями. Рисуя элемент или батарею на принципиальной схеме, помните, что более длинная сторона символа — это положительный полюс.

Электрические цепи должны образовывать полный проводящий путь для протекания тока. В примере схемы, показанной ниже слева, цепь является неполной, потому что переключатель разомкнут, поэтому ток не будет течь, и лампа не будет гореть. Однако в схеме внизу справа переключатель замкнут, образуя контур замкнутого контура. Пойдет ток, и лампа загорится.

Обратите внимание, что на рисунке справа обычный ток будет течь от положительного к отрицательному, создавая путь тока в цепи по часовой стрелке.Однако настоящие электроны в проводе движутся в противоположном направлении или против часовой стрелки.

Вольтметры

Вольтметры — это инструменты, используемые для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи. Вольтметр подключается параллельно измеряемому элементу, что означает создание пути переменного тока вокруг измеряемого элемента и через вольтметр. Вы правильно подключили вольтметр, если вы можете удалить вольтметр из цепи, не разрывая цепь.На схеме справа вольтметр подключен для правильного измерения разности потенциалов на лампе. Вольтметры имеют очень высокое сопротивление, чтобы минимизировать ток, протекающий через вольтметр, и влияние вольтметра на цепь.

Амперметры

Амперметры — это инструменты, используемые для измерения тока в цепи. Амперметр включен последовательно со схемой, так что измеряемый ток протекает непосредственно через амперметр. Чтобы правильно вставить амперметр, цепь должна быть разомкнута.Амперметры имеют очень низкое сопротивление, чтобы минимизировать падение потенциала через амперметр и воздействие амперметра на цепь, поэтому включение амперметра в цепь параллельно может привести к очень высоким токам и может вывести из строя амперметр. На схеме справа амперметр подключен правильно для измерения тока, протекающего по цепи.

Вопрос: На электрической схеме справа возможно расположение амперметра и вольтметра обозначены кружками 1, 2, 3 и 4.Где должен амперметр быть расположен правильно измерить полный ток и где должен вольтметр быть расположен правильно измерить общее напряжение?

Ответ: Для измерения полного тока амперметр должен быть помещен в положение 1, так как весь ток в цепи должен проходить через этот провод, а амперметры всегда подключаются последовательно.

Для измерения общего напряжения в цепи вольтметр можно установить в положение 3 или 4.Вольтметры всегда размещаются параллельно с анализируемым элементом схемы, а позиции 3 и 4 эквивалентны, потому что они соединены проводами (а потенциал всегда одинаков в любом месте идеального провода).

Энергия и мощность

Так же, как механическая мощность — это скорость, с которой расходуется механическая энергия, электрическая мощность — это скорость, с которой расходуется электрическая энергия. Ранее мы узнали, что когда вы работаете над чем-то, вы изменяете его энергию, и что электрическая работа или энергия равна разнице заряда, умноженной на разность потенциалов.Следовательно, мы можем записать наше уравнение для электрической мощности как:

Однако мы также знаем, что количество заряда, перемещающегося за точку за данную единицу времени, является текущим, поэтому мы можем продолжить наш вывод следующим образом:

Итак, электрическая мощность, затрачиваемая в цепи, — это электрический ток, умноженный на разность потенциалов (напряжение). Используя закон Ома, мы можем расширить его еще больше, чтобы предоставить нам несколько различных методов для расчета электрической мощности, рассеиваемой резистором:

Конечно, сохранение энергии все еще применяется, поэтому энергия, используемая в резисторе, преобразуется в тепло (в большинстве случаев) и свет, или ее можно использовать для работы.Посмотрим, сможем ли мы применить эти знания на практике.

Вопрос: Тостерная печь на 110 вольт потребляет ток 6 ампер на максимальной мощности, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Какая максимальная мощность тостера?

Ответ:

Электричество — электроны в зависимости от обычного тока

Электричество — это форма энергии, генерируемая трением, индукцией или химическим изменением (электрохимия), а ток — это движущийся поток заряженных частиц, в основном электронов.Вопрос о том, кто (и когда) открыл электричество, остается открытым, но, похоже, это произошло примерно на 2000 лет назад. Глиняные горшки с железным прутом, окруженные медным листом, были найдены в реликвиях примерно с 27 г. до н.э. по 395 г. н.э. недалеко от Багдада, Ирак. ¹ Железный стержень в центре медного листа был цилиндрическим вверху и принял форму карандаша внизу, что свидетельствует о биметаллической коррозионной ячейке и о том, что батареи были изобретены в ту эпоху. Есть предположение, что серебряные мастера Багдада использовали эти батареи для гальваники небольших изделий.

Слово электричество происходит от греческого названия янтаря «электрон». Янтарь — это смолистый минерал, который используется для изготовления украшений. В Древней Греции вполне вероятно, что волокна ткани цеплялись за янтарные украшения, и попытки стереть их оказались тщетными из-за статического электричества. В 1600 году Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus» для описания силы, которую некоторые вещества проявляют при трении друг о друга. К шестнадцатому веку было сделано много открытий в области электростатики, включая электростатический генератор.

Знаменитый полет воздушного змея Бенджамина Франклина, в котором во время грозы в 1752 году от ключа возникла искра, доказал, что молния была большой электрической искрой (дугой). Исследования гальванического электричества и электролитов были завершены на лягушачьих лапах в 1789 году Гальвани. Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции производят электричество; а в 1800 году он построил гальваническую батарею — электрическую батарею, которая вырабатывала постоянный электрический ток. В 1812 году сэр Хамфри Дэви предположил, что химические и электрические заряды идентичны, и открыл катодную защиту (CP) меди с использованием цинковых или железных анодов.В 1831 году Майкл Фарадей изобрел электрическое динамо (грубый генератор энергии), чтобы обеспечить практическое средство непрерывного производства электроэнергии.

CP можно определить как метод уменьшения коррозии металлической поверхности путем превращения этой поверхности в катод электрохимической ячейки. В 1902 г. К. Коэн добился практического КП, используя наложенный ток. Хотя Х. Гепперт установил первую систему CP на трубопроводе в Германии в 1906 году, она так и не стала популярной в этой стране.В 1928 году Р.Дж. Кун установил первый выпрямитель для подачи тока на трубопровод в Новом Орлеане, штат Луизиана, и установил первое практическое применение CP на трубопроводах, что в конечном итоге привело к созданию Национальной ассоциации инженеров по коррозии (ныне известной как NACE International) в 1943 году.

Хотя CP является общепризнанным средством борьбы с коррозией, и его основы широко понятны, использование терминов «обычный ток» и «электроны» может быть перепутано.

Обычный ток или направление электронов

Электрохимическая ячейка (коррозионная ячейка) состоит из анода и катода в электролите, соединенных металлической дорожкой (проводником) (Рисунок 1). ² Электролит состоит из молекул, состоящих из атомов. Атом состоит из нейтронов (нейтральный заряд), протонов (положительный заряд) и электронов (отрицательный заряд). Ион — это атом, у которого либо больше электронов, чем протонов, и он заряжен отрицательно, либо протонов больше, чем электронов, и он заряжен положительно. Электричество в электролите возникает из-за движения ионов (Рисунок 1).

Передача электричества по металлическому проводнику происходит за счет движения отрицательно заряженных электронов.В электролите нет электронов; Передача электричества через электролит происходит из-за переноса заряда положительно заряженных ионов (катионов), движущихся от анода к катоду, в то время как отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся от катода к аноду. Направление обычного тока (I) в металлическом пути (проводнике) — это направление положительно заряженных частиц, переходящих от электроположительного потенциала к электроотрицательному (рис. 2). Похоже, это соглашение было начато с первоначального убеждения, что электричество состоит из положительно заряженных частиц, которые позже были обнаружены как отрицательно заряженные электроны.К этому времени, однако, соглашение было установлено. Направление тока определяется по полярности на вольтметре; таким образом, обычное направление тока вне батареи — от контакта вольтметра положительной клеммы к контакту отрицательной клеммы.

В электрохимической ячейке более высокий положительный потенциал представляет собой катод, поэтому обычное направление тока — от катода к аноду через проводник (металлический путь) и от анода к катоду в электролите (Рисунок 1).

Если металлы с двумя разными потенциалами электрически соединены и погружены в электролит, электроны в соединяющем металле (проводнике) будут перемещаться от металла с наибольшим электроотрицательным потенциалом к ​​металлу с наименее электроотрицательным (наиболее электроположительным). При использовании обычного направления тока считается, что ток идет от наиболее электроположительного металла к наиболее электроотрицательному металлу в соединительном проводнике или от наиболее электроотрицательного металла к наименее электроотрицательному металлу в электролите.Таблица 1 ³ показывает практическое гальваническое соединение с направлением электронов и тока, если два металла соединены проводником и погружены в электролит.

Измерение тока

Ток в проводнике можно измерить по падению напряжения на калиброванном резисторе (шунте) и рассчитать по закону Ома, показанному в уравнении (1):

, где I равен току (A), V равен напряжению, а R равно сопротивлению (Ом).

Амперметр, представляющий собой вольтметр со шкалой, откалиброванной по внутреннему шунту для прямого считывания в амперах, может быть вставлен в проводящую часть цепи для непосредственного измерения тока.При вставке амперметра сопротивление внешней цепи увеличивается на сопротивление, равное сопротивлению внутреннего шунта и проводки. Это внутреннее сопротивление может варьироваться от 0,01 до 1000 Ом в зависимости от шкалы счетчика, поскольку для более низкой шкалы тока требуется шунт с более высоким сопротивлением. В CP количественное количество тока и направление измеряется на металлическом пути либо амперметром, либо милливольтметром через внешний шунт, оставленный в цепи.

Направление тока

Если направление тока невозможно легко измерить, например, при заглубленной или погруженной конструкции, это можно определить путем измерения потенциала структуры относительно электролита при приложении тока.Съемка тока на измеряемой металлической поверхности приведет к электроотрицательному увеличению потенциала структуры при приложении тока (рис. 3).

Это измерение должно быть обязательным, когда выпрямитель находится под напряжением, чтобы гарантировать правильную полярность.

Еще одним источником путаницы является направление тока при сравнении смещенного (бокового стока) потенциала структуры к электролиту с измерением потенциала, проведенным над структурой (т. Е. Терминология «структура-электролит», связанная с отрицательным значением, может быть недоумением).Если структура считается другим электродом, электроположительный потенциал будет указывать на то, что ток идет от структурного электрода к электроду сравнения, в то время как электроотрицательный потенциал указывает на обратное.

Если потенциал смещения структуры к электролиту (ссылка A на рисунке 4) более электроотрицательный, чем потенциал электрода, размещенного над трубой (ссылка B на рисунке 4), это означает, что структура более электроотрицательна по отношению к смещенный электрод сравнения (Ссылка A), а не электрод сравнения над структурой (Ссылка B), и поэтому смещенный электрод сравнения (Ссылка A) является более электроположительным по сравнению с электродом сравнения над структурой (Ссылка B).Таким образом, направление тока — от ссылки A к B, и на конструкции указан ток датчика.

Те, кто работает в области электроники, обычно думают о направлении электронов. В CP, вместо того чтобы говорить о направлении электронов в проводнике и ионов в электролите, гораздо удобнее говорить о направлении обычного тока.

Однако важно различать, является ли направление обычным током или направлением отрицательно заряженных электронов.Непонимание направления тока может привести к ускоренной коррозии.

Сводка

• Электроны присутствуют только в металлическом проводнике и перемещаются от электроотрицательного к электроположительному потенциалу.

• Условное направление тока — от электроположительного к электроотрицательному металлу или точкам измерения.

• Захват тока на структуре приводит к электроотрицательному увеличению потенциала структуры к электролиту, когда ток проходит через структуру (защитный), в то время как токовый разряд приводит к электроположительному сдвигу потенциала (коррозионный).

• Более электроотрицательный потенциал между структурой и электролитом, измеренный по отношению к электроду сравнения, помещенному с одной стороны конструкции, по сравнению с электродом, размещенным над структурой, указывает на захват тока.

Список литературы

1 W. von Baekmann, W. Schwenk, W. Prinz, Справочник по защите от катодной коррозии, 3-е изд. (Хьюстон, Техас: Gulf Publishing Co., 1997).

2 CP1 — Учебное пособие по тестеру катодной защиты (Хьюстон, Техас: NACE International).

3 CP2 — Учебное пособие для техника по катодной защите (Хьюстон, Техас: NACE International).

Электрик Гленвью — Эксперт по коммунальному и коммерческому электричеству IL

Электрики, с гордостью обслуживающие районы Нортбрук, Лейк-Форест и Эванстон с 1990 года

Current Electrical Contractors с гордостью обслуживает регион Чикаго с 1990 года. Каждый электрик в Current имеет многолетний опыт и в полной мере способен предоставить ряд электрических услуг для наших клиентов.От ремонта всего дома до общей установки, установки или ремонта освещения и модернизации электрических панелей. Наши подрядчики обеспечивают надежное проектирование и стремятся обеспечить всех наших клиентов, будь то жилые, коммерческие или промышленные, с высочайшим качеством изготовления. Каждый электрик гордится тем, что предоставляет лучший сервис в Гленвью, Уилметте, Нортбруке, Хайленд-парке, Эванстоне, Лейк-Форест и прилегающих регионах. Клиенты извлекают выгоду из нашего многолетнего опыта в новых строительных проектах, образовательных учреждениях и медицинских учреждениях.Если вам нужны электромонтажные работы в коммерческих или жилых помещениях, вы можете быть уверены, что мы сделаем их правильно с первого раза. Позвоните нам по всем вопросам, связанным с электричеством, от бытовых генераторов до аварийных электриков.

Ближайшие электротехнические организации

Что касается электрических услуг, мы предоставляем широкий спектр услуг по установке, ремонту и техническому обслуживанию. Независимо от выполняемой работы, от обычных обновлений до услуг аварийного электрика, будьте уверены, мы вам поможем. Мы обслуживаем большую территорию и находимся всего на расстоянии одного телефонного звонка.Мы также предлагаем полный спектр электротехнических услуг, в том числе:

Команда, на которую можно положиться

Когда вы будете искать ближайшего ко мне электрика, вы, скорее всего, получите много результатов. Тем не менее, вы должны убедиться, что выбрали тот, который предлагает необходимые вам услуги, независимо от того, нужны ли вам электрические подрядчики для жилых целей или требуются коммерческие электрические подрядчики. Кроме того, они должны предлагать высокий уровень обслуживания, которого вы заслуживаете. Когда вы работаете с нашими электриками, мы это гарантируем.Вы будете работать с командой профессионалов, которые прислушиваются к вашим потребностям и помогут вам получить именно те услуги, которые вам нужны, не больше и не меньше. Мы гордимся тем, что относимся к каждому из наших клиентов с уважением и заботой, в которых они нуждаются.

Мы обслуживаем обширную территорию

Если вам понадобится ближайший ко мне коммерческий или жилой электрик, вы можете рассчитывать на то, что мы выполним эту работу. Мы с гордостью обслуживаем жителей и предприятия Гленвью, Нортбрука, Виннетки, Уилметта, Эванстона и Хайленд-Парка, поэтому рядом с вами всегда будут электрические подрядчики.Наша цель — обеспечить всем клиентам получение необходимых им надежных услуг, не беспокоясь об опасностях, связанных с электромонтажными работами. Наша обученная команда технических специалистов обладает навыками и опытом, чтобы выполнять каждую работу безопасно и в срок. Вы можете рассчитывать на то, что ваша электрическая система будет работать должным образом, не подвергая опасности ваше имущество.

Обратитесь к опытному электрику для коммерческих или жилых помещений

Независимо от того, какой тип электромонтажных работ вам нужен, в Гленвью, Нортбруке, Виннетке, Уилметте, Эванстоне и Хайленд-Парке вы найдете бытовых и коммерческих подрядчиков, которые могут предоставить необходимый вам вид услуг.Мы стремимся к достижению всех ваших целей с максимальным мастерством. Наша команда имеет опыт, обучение и знания для работы с любыми типами электрических систем, чтобы обеспечить новые установки, техническое обслуживание, ремонт и даже обновить старую систему. Вы можете быть уверены, что ваша электрическая система будет работать должным образом и обеспечивать уровень безопасности, которого вы заслуживаете.

Обратитесь к нашей команде сегодня!

Пусть наш многолетний опыт и знания работают на вас! Позвоните в компанию Current Electrical Contractors сегодня и позвольте нам приступить к работе над вашим проектом!

Наши сотрудники

Current Electric гордится тем, что в ее штате работают самые умные и лучшие в отрасли — многие из наших профессионалов работают в компании 25 лет назад! Мы гордимся тем, что обеспечиваем профессиональное мастерство в каждой работе, которую мы берем на себя!

Джим Эберли — владелец и президент Current Electric с более чем 40-летним опытом.Он является дипломированным электриком в Иллинойсе и Колорадо.

Том Зеглин работает в Current Electric с 2000 года. Он проработал в этой области более 20 лет, выполняя новые строительные и сервисные работы.

Что такое электрический ток? — Сборка электронных схем

Электрический ток — это то, что вы получаете, когда электрический заряд движется по цепи. Это довольно просто, когда ты наконец понял. Но есть несколько распространенных ошибок, которые могут дать вам неправильное представление при обучении.

И если вы не знаете, что такое ток и как он работает, это большой источник путаницы при изучении электроники.

Моя цель состоит в том, чтобы, прочитав эту статью, вы поняли, что такое ток. И вы поймете, что в резистор должен входить такой же ток, как и выходить из него.

Течение в метафоре реки

Электрический ток — это движение электрического заряда. Дело не в самом обвинении.

В качестве метафоры можно представить реку. Если много воды проходит через точку в реке, это означает, что течение сильное. Если вода почти неподвижна, значит, течение слабое.

(И если нет никакого течения, это не значит, что нет воды, это просто означает, что вода не движется.)

Кружки на анимации ниже представляют электрического заряда . Сейчас не круги, а скорость кругов.

Итак, если вы посмотрите на скорость кругов в любой точке, вы найдете ток в этой точке.

(я коснусь направления тока немного ниже)

Электрический ток не израсходован

Напряжение аккумулятора — это то, что проталкивает заряды по цепи. И вот чрезвычайно важный факт:

Цепь всегда полностью заполнена электрическими зарядами . Даже если аккумулятор не подключен.

Но когда аккумулятор не подключен, они не двигаются — значит, нет тока. Но они все еще есть.

В момент подключения аккум начинают течь заряды. И что очень важно отметить, так это то, что они начинают течь по всему контуру, а не только в начале.

Таким образом, в момент подключения аккумулятора у вас будет ток повсюду в цепи.

Аккумулятор всегда получает обратно то, что выталкивает. Один заряд, выдвинутый из плюсовой клеммы, означает, что один заряд возвращается из минусовой клеммы.

Это означает, что ток, текущий из батареи, точно такой же, как ток, текущий обратно в батарею .

Ток никогда не «расходуется».

Как резистор снижает ток

Давайте посмотрим, что это значит для резистора.

Резистор будет «сопротивляться» току. Это означает, что он замедлит протекающие через него заряды.

Но поскольку цепь полностью заполнена зарядами, это означает, что заряды замедляются во всей цепи.

Так же, как когда вы сжимаете садовый шланг, чтобы из него вытекало меньше воды. Вода замедляется по всему шлангу, а не только после того, как вы выдавливаете.

Значит, ток перед резистором равен току после резистора.

Это означает, что в случае использования резистора для защиты светодиода не имеет значения, размещаете ли вы его до или после светодиода. В обеих схемах ниже резистор защищает светодиод:

Электрические заряды нигде не накапливаются

Иногда после объяснения двух вышеуказанных схем я получаю следующий вопрос:

«А Ойвинд, а что вначале при подключении батареи? Прежде чем заряды накопятся в резисторе, светодиод наверняка сначала получит большой ток, не так ли? »

№Заряды никогда не накапливаются нигде в цепи.

Помните, что цепь всегда полностью заполнена зарядами. Один вставленный заряд означает выталкивание одного заряда.

Это означает, что ток, вытекающий из батареи, такой же, как ток, протекающий в батарею, также в тот момент, когда вы подключаете батарею.

Направление тока

На анимации выше ток течет от плюса к минусу. Но вы, возможно, встречали информацию об обратном — что текущий на самом деле течет от минуса к плюсу.Что правильно?

Электроны текут в обратном направлении, от минуса к плюсу. Электроны несут отрицательный заряд и представляют собой частицы, которые обычно движутся внутри проводов.

Но ток не определяется как поток электронов. Это определяется как поток заряда.

Электрон несет заряд. Но есть и другие частицы, которые несут заряд в цепи. Например, электронные дырки, перемещающиеся от плюса к минусу. И они оба могут существовать в одной цепи.

Электроны — наиболее распространенные частицы, протекающие в электрической цепи. Разве нельзя сказать, что ток течет от минуса к плюсу?

Что ж, можно. Но помните, что электроны несут отрицательный заряд. Таким образом, вы получите отрицательный ток. Что нормально. Вы получите те же результаты, что и мы, предпочитающие направление «плюс», а не «минус».

Просто знайте, что в мире электроники электрический ток -20 мА, протекающий от минуса к плюсу, — это то же самое, что ток +20 мА, текущий от плюса к минусу.

Вопросы

После прочтения вам стало ясно, что такое электрический ток? У вас есть вопросы? Дайте мне знать в поле для комментариев ниже!

Физиологическое действие электрического тока

Электрический ток определяется как скорость протекания отрицательных зарядов проводника. Чтобы электрический ток возник, он должен проходить через материал. Когда поток электронов, создаваемый электричеством, встречает сопротивление, это приводит к рассеиванию энергии в виде тепла.Если выделяется чрезмерное количество тепла, ткань может обжечься. С физиологической точки зрения разница между обычным ожогом и ожогом, вызванным электричеством, заключается в том, что электричество обладает способностью сжигать ткани под кожей, даже внутренние органы без видимых внешних доказательств этого.

Контакт с электрическим током может иметь различные последствия для человеческого тела, такие как боль, ожоги и даже смерть. На то, как тело взаимодействует с током, влияет множество факторов, таких как сопротивление кожи, напряжение, продолжительность контакта, количество электрического тока и его интенсивность.Организм чрезвычайно чувствителен к воздействию электрического тока, поэтому такой сценарий может привести к самым разным результатам. Во-первых, это нарушает нормальную работу нашей нервной и мышечной систем. Другая причина, когда ток проходит через ваше тело, он превращается в тепловую энергию. Это может вызвать серьезные ожоги как внутри тела, так и на коже.

Ток около 10 мА может вызвать очень болезненный шок. Чем дольше ток продолжает проходить через вас, тем хуже становится.Вырабатывается больше тепла, и вред вашему телу увеличивается, поэтому неспособность расслабиться может вызвать серьезные проблемы. Токи выше 100 мА почти всегда приводят к летальному исходу, если не будет оказана немедленная медицинская помощь.

Количество тока, проходящего через человеческое тело, зависит от двух вещей: напряжения, подаваемого источником, и электрического сопротивления вашего тела. Количество электрического тока, протекающего через тело, определяет различные эффекты поражения электрическим током. Большинство эффектов, связанных с током, возникает в результате нагревания тканей и стимуляции мышц и нервов.

Поражение электрическим током или так называемое поражение электрическим током происходит при прохождении тока через тело человека. Реальная мера силы поражения электрическим током напрямую связана с величиной тока (закон Ома) в амперах, который проходит через тело, а не с напряжением. Сопротивление также играет очень важную роль в количестве энергии, проходящей через тело. В зависимости от сопротивления тела, влажного (500 Ом) или сухого (1000 Ом), а также точки контакта, мы имеем очень разные эффекты для одного и того же тока.

Напряжение и электропорация [править | править источник]

Напряжение, также известное как электрическое напряжение si, определяемое как сила, проталкивающая электрический ток через тело. Ток течет при любом заданном напряжении в зависимости от сопротивления. Это ток, который определяет физиологические эффекты.

Электропорация (повреждение клеточной мембраны) происходит из-за приложения большого напряжения к длине ткани. Основная проблема электропорации — значительная гибель клеток, вызванная импульсами высокого напряжения, и лишь ограниченное восстановление мембраны.Это причина того, что даже незначительный контакт с лекарством может привести к повреждению глубоких тканей.

Общие эффекты электрического тока [править | править источник]

Общие эффекты электрического тока различны для мужчин, женщин и детей. При одинаковом токе у женщин симптомы обычно хуже, чем у мужчин. У ребенка или младенцев обычно есть отчетливая темная отметина, похожая на ожог на губах, если в первые годы жизни младенцы используют рот, чтобы познать окружающий мир.

Электрический ток (контакт на 1 с)	Эффект
Ниже 1 мА	Незаметно
1 мА	Порог ощущения покалывания
5 мА	Легкий шок. Не больно. Обычный человек может отпустить. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам
6-25 мА (женщины)	Болезненные потрясения. Потеря мышечного контроля
от 9 до 30 мА (мужчины)	Ток замерзания, «не могу отпустить».Человека могут выбросить подальше от источника питания. Человек не может отпустить. Сильная непроизвольная реакция может привести к непроизвольным травмам
от 50 до 150 мА	Сильная боль. Остановка дыхания. Мышечные реакции. Возможная смерть.
от 1 до 4,3 A	Фибрилляция сердца. Возникают мышечные сокращения и повреждение нервов. Скорее всего смерть.
10 А	Остановка сердца, тяжелые ожоги. Смерть вероятна

Электричество в нервной системе [править | править источник]

Одно из наиболее значительных физиологических эффектов электричества в отношении нервной системы.Электричество может влиять на всю сеть нервных клеток и нейронов, которые обрабатывают и проводят сигналы, отвечающие за регуляцию функций нашего тела. Сенсорные и двигательные органы нашего тела, такие как головной и спинной мозг, работают вместе, позволяя ему двигаться, отвечать, думать, ощущать и запоминать. Нервные клетки общаются, создавая электрические сигналы с очень малым напряжением. Если электрический ток достаточной силы проходит через живые ткани, его действие будет подавлять естественные импульсы нейронов, перегружая нервную систему и блокируя прохождение произвольных импульсов, которые активируются в мышцах.Затем мышцы непроизвольно сокращаются (тетания).

Различные эффекты переменного и постоянного тока [править | править источник]

Воздействие переменного тока (переменного тока) в значительной степени зависит от частоты, низкая частота имеет тенденцию быть гораздо более опасной, чем высокая частота. Переменный ток с той же силой тока и напряжением, что и постоянный, более опасен и оказывает худшее воздействие на человеческий организм. Низкочастотный переменный ток вызывает сокращение мышц (тетанию), что может вызвать эффект «не может отпустить», замораживая мышцы руки.Это происходит потому, что сгибатели руки сильнее, чем разгибатели, поэтому при внешней электростимуляции сгибатели превосходят разгибатели. Переменный ток чаще вызывает фибрилляцию сердца, тогда как постоянный ток заставляет сердце останавливаться. Поэтому оборудование для дефибрилляции — это постоянный ток, который останавливает сердце и дает возможность восстановиться.

Сопротивление измеряется в омах.

Человеческое тело имеет собственное сопротивление электрическому току, на 99% это сопротивление находится на коже.Как указано выше, сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но это не единственный аспект, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины кожи способствуют значительному снижению сопротивления кожи. Кожа действует как конденсатор и пропускает больше тока, если напряжение быстро меняется. Внутреннее сопротивление тела составляет около 300 Ом по отношению к влажным, относительно соленым тканям под кожей. Кожа разрушается от 500 В и выше, что приводит к снижению сопротивления тела, что может означать, что большее количество тока проникает в тело, повреждая нервы и мышцы.Это одна из причин, по которой иногда наблюдается не значительное повреждение кожи, а значительное повреждение глубоких тканей.

Травмы от электричества [править | править источник]

Поражение электрическим током — это физическое воздействие и резкая реакция на электрический ток, проникающий в тело. После контакта с электрическим током возникают первичные электрические травмы, указывающие на повреждение тканей. Электрический ток способен вызвать сильные ожоги тела. Причина кроется в рассеивании мощности через электрическое сопротивление тела.Шок может вызвать: остановку сердца, ожоги тканей и органов, мышечные спазмы, серьезные последствия для нервной системы и другие неожиданные последствия. Другие нарушения могут появиться через несколько недель или месяцев после шока, в зависимости от того, через какие органы прошел ток.

Еще одно замечание, на которое следует обратить внимание, — это различие воздействия переменного и постоянного тока. Что касается переменного тока, то он в основном зависит от частоты, ведь переменный ток низкой частоты более опасен, чем переменный и постоянный ток высокой частоты того же напряжения.

Низкочастотный переменный ток вызывает длительное сокращение мышц — столбняк. Столбняк — это состояние, при котором мышцы непроизвольно сокращаются из-за прохождения внешнего электрического тока через тело. Когда непроизвольное сокращение мышц, управляющих пальцами, приводит к тому, что жертва не может отпустить проводник под напряжением, жертва считается замороженной в цепи.

Постоянный ток, скорее всего, вызовет однократное судорожное сокращение, которое часто уводит жертву от источника тока.

Постоянный ток (DC) с большей вероятностью может вызвать столбняк в мышцах, чем переменный ток (AC), поэтому постоянный ток с большей вероятностью «заморозит» жертву в случае шока. Однако переменный ток с большей вероятностью вызовет фибрилляцию сердца жертвы, что является более опасным состоянием для жертвы после прекращения действия электрического тока.

Электрические ожоги поражают в основном внутренние органы. Такие ожоги могут проявляться незначительно или вообще не проявляться на коже. Они вызваны теплом, возникающим в результате сопротивления тела проходящему через него току.Эти случаи более опасны, чем внешние травмы.

Внутренние ожоги разрушительны и часто имеют серьезные последствия: рубцы, ампутация, потеря функции, потеря чувствительности и даже смерть. Например, при разрушении большого количества тканей большое количество образовавшихся отходов может вызвать серьезные нарушения почек или кровообращения.

Сердечные поражения относятся к наиболее серьезным и наиболее частым поражениям электрическим током. Проблема в том, что сердце находится в центральной анатомической области грудной клетки, и оно чаще поражается, чем другие внутренние органы, потому что электрический ток обычно следует по пути наименьшего сопротивления в организме вдоль кровеносных сосудов и нервов, направляя ток к сердцу.

Arrhytmias : Воздействие тока высокого напряжения с большей вероятностью вызовет асистолию сердца, но даже переменный ток низкого напряжения может вызвать остановку сердца из-за фибрилляции желудочков. Механизм индуцированной сердечной аритмии, по прогнозам, заключается в начальном повреждении сердечной мышцы и последующем образование рубцов, приводящее к аномальной электрической активации сердца.

Брадикардия : Травмы могут возникнуть в результате нарушения нормальной проводящей системы. Сино-предсердные и предсердно-желудочковые узлы, ответственные за генерацию и распространение импульсов в сердце, могут быть более восприимчивыми к поражению электрическим током, чем другие сердечные клетки.

Повреждение сердечной мышцы : Боль в груди может отсутствовать, а травма может проявляться только в виде неспецифических электрокардиографических изменений, повышенных уровней миокардиальных белков в крови — тропонина из поврежденной ткани. Иногда, в основном после аварий с высоким напряжением, инфаркт миокарда может быть вызван закупоркой коронарных артерий сгустками крови или спазмом.

Кровеносные сосуды: Стенки кровеносных сосудов, по которым ток прошел достаточно долго, чтобы вызвать некротические изменения, становятся хрупкими и рыхлыми.Внутренняя эндотелиальная выстилка сосуда претерпевает изменения, и к интиме прикрепляются париетальные тромбы.

Невролог : Повреждение нервной ткани может вызвать потерю сознания, нарушение памяти, травму спинного мозга, паралич или потерю чувствительности конечностей.

Глубокие ожоги кожи, мышц и костной ткани от высокого напряжения.

Электричество может проходить через спинной мозг поперечно, наклонно или продольно, что приводит к множеству различных синдромов спинного мозга.Могут оставаться постоянные дефекты, среди которых часто встречаются синдромы потери клеток передних рогов. Периферические нервы также могут быть временно парализованы или более необратимо повреждены тепловыми эффектами от прохождения тока или прямыми ожогами.

Нейрофсихологические проблемы часто недооценивают, но сообщалось о посттравматическом стрессовом расстройстве, депрессии и хронической невропатической боли.

Глаза: Изменения, наблюдаемые на глазах, обычно являются поздними осложнениями электротравм.

Скелетно-мышечная система : В некоторых случаях электрическая дуга прожигает глубокое отверстие в кости, а также могут быть затронуты мозговые оболочки и мозг, в других случаях менее тяжелых травм кость часто обнажается. разрушение мягких тканей. Переломы и вывихи костей. Прямое повреждение мышц, а также синдром компартмента.

Статьи по теме [редактировать | редактировать источник]

Внешние ссылки [редактировать | редактировать источник]

http: //ets.adlerka.sk / index.php? k = otzd & pk = 111

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2763825/

https://www.tuv.com/content-media-files/usa/pdfs/1020-field-evaluation-service-(fes)-for-u.s.-and-canada/tuv_rheinland_02_effects_of_electrical_current_in_human_body.pdf

https://www.hydroquebec.com/safety/electric-shock/consequences-electric-shock.html

http://www.timedsurgery.com/italiano/pubblicazioni/cap_libro/cap_2.pdf

Библиография [править | редактировать источник]

.